CN101241366A - 通用监控系统的前端机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种通用监控系统的前端机控制系统，所述前端机控制系统为用于轮询扫描采集端，把扫描的数据保存到前端机，后端机与前端机通信获取或设置前端机下的采集端数据的内嵌微处理器，包括定义数字开关量，由前端机主动发起通信，从机作应答，采用一问一答的方式，数据帧格式包括：起始标志，帧头、内容、校验码和结束标志；进行正常数据查询、设置采集端输出数字开关量、设置采集端告警参数上下值、前端机设置采集端输入开关状态量和设置采集端全部参数配置。本发明提供一种可扩张性好、降低成本、提高生产规模时避免浪费的通用监控系统的前端机控制系统。

Description

通用监控系统的前端机控制系统

技术领域

本发明涉及监控系统的监控软件，尤其是一种前端机的控制系统。

背景技术

随着信息社会的不断发展，监控系统也越来越受到厂家的欢迎。现有的监控系统技术中，后端机、前端机以及采集端的可扩展性差。前端机设备和后端机设备均采用硬件设备来实现，成本高，硬PLC当企业的生产规模扩大时，只能采用更大容量的硬PLC控制系统，这样原有的硬PLC相应报废，势必造成大量浪费。

发明内容

为了克服已有的监控系统的前端机软件的可扩张性差、成本高的不足，本发明提供一种可扩张性好、降低成本、提高生产规模时避免浪费的通用监控系统的前端机控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通用监控系统的前端机控制系统，所述前端机控制系统为用于轮询扫描采集端，把扫描的数据保存到前端机，后端机与前端机通信获取或设置前端机下的采集端数据的内嵌微处理器，定义数字开关量：采集端的开关状态，包括输入数字开关量和输出数字开关量；数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送；由前端机主动发起通信，从机作应答，采用一问一答的方式，数据帧格式包括：起始标志，帧头、内容、校验码和结束标志；当正常数据查询时，前端机向采集端发送数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端向前端机回复数据帧；当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送参数配置帧，并保存到采集端；前端机向后端机返回帧；当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送告警参数配置帧，采集端向前端机返回帧；当前端机设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送帧，采集端向前端机帧；当设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送全部参数配置帧，采集端向前端机返回帧；如果前端机内部FLASH没有配置信息，一直等待配置命令；前端机得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；如果前端机内部FLASH有配置信息，则每次启动后的预设时间内等待重新配置命令，超过预设时间之后，按照内部的配置信息工作。

作为优选的一种方案：当设置前端机告警电话号码参数配置时，后端机向前端机发送参数配置帧，保存到前端机，帧内容为告警电话号码，前端机向后端机返回帧；当后端机向前端机设置采集端输入开关状态量，后端机向前端机发送帧，前端机返回后端机帧。

本发明的技术构思为：利用电信电话网络资源的广泛性而开发的一个基于有线电话网络通用监控系统。项目的前端端有很好的可扩展性，并且设备之间通过嵌入式软件来实现。

针对当前没有公共标准的情况下，设计了鲁棒和稳定的网管平台与前端机设备及后端机设备通信协议，特别是告警控制系统可靠性非常高，能对付强干扰的能力。本系统具有齐全的功能模块：包括用户管理模块，数据库管理模块，参数设置模块，参数查询模块，告警处理模块，数据编码处理模块等；完善的管理功能：拓扑管理与网络监控、配置管理与配置统计分析、告警监控及故障管理、报表管理与自定义报表、操作管理、定时轮巡、系统自身管理、安全管理等。

本发明的有益效果主要表现在：可扩张性好、降低成本、提高生产规模时避免浪费。

附图说明

图1为本发明的初始化任务流程图。

图2为本发明的时钟任务流程图。

图3为本发明的与采集端通信任务流程图。

图4为本发明的与后端机通信任务流程图。

图5为本发明的串口中断子函数。

图6为本发明的字节发送函数。

图7为本发明的字节接收函数。

图8为本发明的RS485收发切换函数。

图9为本发明的接收数据状态转换图。

图10为本发明的RS485发送数据包函数。

图11为本发明的摘挂机模式示意图。

图12为本发明的电话模块初始化函数示意图。

图13为本发明的振铃检测中断函数示意图。

图14为本发明的中断读取DTMF函数示意图。

图15为本发明的发送DTMF信号函数示意图。

图16为本发明的发送与接收DTMF字节函数示意图。

图17为本发明的DTMF拨号函数示意图。

图18为本发明的DTMF报文通信发送函数示意图。

图19为本发明的DTMF通信接收函数示意图

图20为本发明的配置文件的读取子函数。

图21为本发明的RS485收发切换函数。

图22为本发明的查看配置文件的正确性。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图22，一种通用监控系统的后端机控制系统，前端机是整个监控中心的核心部分。前端机接收后端机的运行参数，再将相应的参数送给每个采集端。另一方面，前端机也监测采集端的运行状态，并将状态参数上传给后端机。

定义数字开关量：采集端的开关状态(如设备的电压告警)，包括输入数字开关量和输出数字开关量。数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送。模拟量：采集端对设备的某些模拟量进行采集和模数转换，范围为0x00～0xFF。采集端判别模拟量是否在合理的范围内，告警由前端机来发送。成功：0x01；失败：0xFF；请求：0x55。约定：PC机和采集端双方都清楚知道采集端的数字开关量、模拟量的个数，以及每个量与实际物理含义的对应关系。每个采集端的地址由线路编号+前端机编号+采集端地址来唯一确定。开关量的排列顺序KG7…KG0(一个字节表示)；模拟量的排列顺序An0…An7。每个模拟量用一个字节表示。线路编号、前端机编号、采集端地址编号均为1～32，0xFF为广播地址。

数据的传输通过RS485半双工，多机通信方式。前端机作为主机，采集端作为从机。每一帧报文，首字节是从机地址(SM2＝1，TB8＝1)，然后是报文内容(SM2＝0，TB8＝0)，发送完毕后等待接收端应答ACK/NAK。如果ACK，则发送报文成功；如果NAK，则重发，重发最多3次；如果在0.5s内没有收到应答，则发送失败，不重发。发送完毕后发送端重新处于多机通信方式。发送成功后，则等待接收端的应答，等待时间最长为0.5s。RS485半双工从发送状态切换到接收状态时间为0(几个机器周期)，从接收状态切换到发送状态时间最长为0.1s，以保证正确接收。

由前端机主动发起通信，从机作应答，采用一问一答的方式。数据帧格式包括：起始标志，帧头、内容、校验码和结束标志。起始标志占用2个字节，为0x1002；结束标志占用2个字节，为0x1003；插入字节为0x10；单帧为0，多帧为1；帧类型占用4bit：①1000为告警数据帧；②0100为数据采集帧；③0010为参数配置帧。如果一帧数据中DLE+STX与DLE+ETX之间出现DLE，则用DLE+DLE代替，以解决DLE冲突。通信帧的校验采用：校验码+数据的累加和＝0的形式。

传输数据格式包括命令编号CN、线路编号、前端机编号、采集端编号和内容。如果PC机发送的命令是无效的，则返回帧中的“内容”为“失败”。

当正常数据查询时，前端机向采集端发送数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端向前端机回复数据帧，内容为采集端地址、输入数字开发量告警标志、8个输入数字开关量、8个输出数字控制量、模拟两告警标志、模拟量有效端口位以及各个模拟量的值；

当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送参数配置帧，内容为：采集端地址、输出数字开关量有效位、置1寄存器和置0寄存器，并保存到采集端；前端机向后端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送告警参数配置帧，内容为采集端地址、模拟量有效端口位以及各个模拟量的上下值，采集端向前端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送帧，内容为采集端地址、输入数字开关量有效端口位以及输入数字开关量正常值，采集端向前端机帧，内容为采集端地址以及成功或者失败标识；

当设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送全部参数配置帧，内容为配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、输出数字开关量有效位、模拟量端口有效个数以及各个模拟量告警上下限值，采集端向前端机返回帧，内容位采集端地址以及成功或者失败标识。

前端机的参数配置：数据的传输通过DTMF信号在公共陆地电话网络的传送所承载，通过电话拨号建立起点对点通信链路，再通信链路建立好以后，数据在通信链路上的传送是半双工式的传送，发和收必须分开(这是由电话模块功能所决定的)。传送以字节为单位，一个DTMF信号为4bit，字节传送由2个DTMF信号组成，先发高半字节，后发低半字节。每个DTMF信号的发送时间为0.2秒，一个字节发送的时间为0.4秒。数据传输链路建立协议时：发送端摘机(延时1s)，拨号(0.5s速率一个号码)，5s接收到对方传来ACK表示数据传输链路建立成功，否则数据链路连接失败，挂机(挂机时间为1s，以保证电话线路挂断)；应答端接收到震铃信号后1s内摘机，发送ACK表示数据链路建立成功进入数据接收状态。除了前端机主动告警之外，均由后端机主动拨号与前端机通信。通信采用一问一答的方式进行。如果在规定的时间内没有收到应答或命令报文，则主动拆线。超时时间设置：一般的报文(命令报文和应答报文)超时时间为5s。由后端机发送给前端机的配置命令报文和前端机主动上告的告警报文，报文发送后等待应答报文的时间规定为最长60秒。

前端机一直轮询扫描采集端，并把扫描到的数据保存在前端机内部。而后端机平常是空闲的，只有当PC机发送命令报文之后，后端机才与前端机通信，获取或者设置前端机下的采集端的数据。如果是正常数据查询，则直接从前端机内部读取；如果是设置采集端参数，则保存到采集端内。

如果前端机内部FLASH没有配置信息，则一直等待来自RS232/RS485的配置命令。规定在参数配置和与采集端通信时串口的方式不同。参数配置时为“9600bps，N，8，1”，与采集端通信时为多机通信方式，“9600bps，M/S，9，1”。配置命令为“10，02，长度(1字节)，0B(命令)，配置内容，CRC，10，03”。前端机得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；超时为5s。正确配置后，复位重启。如果前端机内部FLASH有配置信息，则每次启动后的10s的时间内等待重新配置命令。超过10s之后，按照内部的配置信息工作。如果前端机正常工作，也可以通过后端机来配置，此时按照通信协议来处理。前端机内部FLASH的配置内容规定为：配置参数版本号(2字节、保留)、线路编号(1字节、保留)、前端机编号(1字节、保留)、告警电话号码(4×4字节)。

当设置前端机告警电话号码参数配置时，后端机向前端机发送命令编号为0x03的参数配置帧，保存到前端机。帧内容为告警电话号码。前端机向后端机返回命令编号为0x83的帧，帧内容为成功或者失败标志。

当设置采集端输入开关状态量，后端机向前端机发送命令编号为0x09的帧，帧内容为采集端地址、输入数字开关量有效端口位以及输入数字开关量正常值：前端机返回后端机命令编号为0x89的帧，内容为采集端地址以及成功或者失败标志。”

在图1中，当初始化任务时，DTMF模块初始化释放邮箱控制权，创建时钟任务，创建与前端机通信任务，最后删除初始化任务。在图2中当Led闪烁时钟任务开始时，刷新看门狗配置数据指示灯熄灭，并且时钟计数器初始化为0。然后配置数据指示灯状态变化，如果没有配置数据，延时0.1s，时间计数器增加10，后刷新看门狗。在图3中，当与前端机通信任务开始时，首先初始化串口为多机通信方式，读取配置文件。如果配置文件有效，则创建与后端机通信任务。查看电话线连接是否正常，如果不正确，则电话指示灯快闪，否则等待接收主控命令。查看命令是否对本单元进行操作，如果是，则处理对本单元的操作的命令，并把生成响应数据包放到发送数据缓冲区并返回数据包到主控；如果不是，则查看是否存在该单元的联系电话号码，如果不存在，则生成响应失败的数据包放入发送数据缓冲区并返回数据包到主控；如果存在，则与前端机连接，连接成功后传送数据到前端机；如果连接不成功或者传送数据错误，则生成响应失败的数据包并放入发送缓冲区，返回数据包到主控。如果发送成功，则启动保护定时器，成功连接到前端机的回送报文，并将回送报文放入发送缓冲区，返回数据包到主控。在图4中，当与后端主控进行通信任务时，查看是否有数据包接收，如果有则接收数据包，处理数据包；如果没有则查看是否有数据包发送，查看RS485通信总线资源是否被占用，如果有，则查看抢占总线是否成功，如果总线没有被占用或者抢占总线成功，则允许数据包发送，发送数据报文。

在图5中，进入串口中断时，打开串口通信数据指示灯，判断是否接收中断，如果不是中断，清除发送中断标志位，熄灭中断指示灯；如果是中断，读取接收寄存器中的数据，判断是否是本机地址，如果是本机地址，则清除多机通信标志位并允许接收数据，关闭中断指示灯；如果不是本机地址，则接收数据到数据缓存区，查看是否置位数据通信任务标志，如果置位则熄灭中断指示灯，如果不置位，则置位标志并发送信息。

在图6中，当调用字节发送函数时，首先发送字节数据放入发送寄存器，关闭发送中断使能，查询等待数据发送标志位置位，数据发送完毕后标志位清零。在图7中，当调用字节接收函数时，切换485总线到接收状态，查询是否超过查看次数，如果超过，则接收数据失败返回；如果未超过，则查看是否有数据，如果没有数据，则通知其他任务，本任务正在等待接收数据，延时20ms后继续查看；如果存在数据，则读取接收数据缓冲区，然后成后返回。

在图8中，当调用RS485总线抢占函数时，查看是否接收到与主控通信任务要求发送数据的信号，如果有，则检查RS485总线是否通信繁忙，如果繁忙，则随机延时10～1280ms时间后继续检查，如果没有处于繁忙状态，则返回信号量通知与主控通信任务可以发送数据。

在图10中，当调用RS485发送数据包函数时，首先收发状态转换为发送状态，提取采集端地址，计算校验并组帧报文，然后接收对方应答信号，如果对方无应答或者要求重发，则重新发送，否则，数据成功返回。在图11中，当挂机时，清零振铃计数器，允许计数器中断，关闭电话通信指示灯；当摘机时，清零振铃计数器，关闭计数器中断，打开电话通信指示灯。在图12中，当调用电话模块初始化函数时，首先挂机，初始化9170芯片，初始化9200芯片，最后关闭DTMF接收与通信指示灯。在图13中，当进入振铃中断时，振铃计数器加1，查看计数器是否大于40，发送信号为CommWithBackend任务，计数器清0并关闭振铃中断。在图14中，当调用中断读取DTMF函数时，进入中断，清除外部中断标志，关闭中断延时三个节拍，读取DTMF信号并打开中断，查看数据缓冲区是否满，如果满，则丢弃接收数据；如果没有满，则写入数据缓冲区。在图15中，当调用发送DTMF信号函数时，时钟信号拉高并延时10ms，关闭中断，片选DTMF信号发送芯片，模拟产生时钟信号移位发出DTMF信号，模拟产生时钟信号，移位发出DTMF信号。中断开启，延时100ms片选关闭并延时20ms，最后中断退出。

在图16中，当调用发送DTMF字节函数时，关闭DTMF接收状态，开启DTMF发送状态，发送字节低4bit，发送字节高4bit。当接收DTMF字节函数时，5s最长时间限制循环并查看数据缓冲区数据，读取低4bit数据，再次5s最长时间限制循环，查看数据缓存区数据，读取高4bit数据。在图17中，当调用DTMF拨号函数时，首先关闭DTMF接收状态，开启DTMF发送状态，摘机延时1s，拨取制定电话号码的低4bit，延时250ms，拨取制定的电话号码的高4bit，5s等待通信对方应答信号，显示拨号成功或者失败。

在图20中，采集端读取配置文件时，首先读取指定扇区的数据，判断数据是否有标志位。如果没有则读取失败，如果读取正确，读取校验字节，检查CRC检验是否正确，CRC校验错误则返回读取失败，如果读取正确，则读取数据到配置文件并返回配置文件读取成功。在图21中，写入配置文件时，读取配置文件，写入数据有效标志，计算CRC数据校验，并在指定扇区写入数据，如果写入成功，则返回成功标志，否则返回失败标志。在图22中，查看配置文件是否正确时，如果读取主配置文件成功，则备份主配置文件，否则读取副配置文件，使用副配置文件更新主配置文件。再次读取主配置文件，判断主配置文件中数据地址是否有效，判断配置文件中数据模拟量个数是否有效，判断配置文件中模拟量的上下限，如果有效则返回成功，否则返回失败。

Claims (2)

1、一种通用监控系统的前端机控制系统，其特征在于：所述前端机控制系统为用于轮询扫描采集端，把扫描的数据保存到前端机，后端机与前端机通信获取或设置前端机下的采集端数据的内嵌微处理器，定义数字开关量：采集端的开关状态，包括输入数字开关量和输出数字开关量；数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送；由前端机主动发起通信，从机作应答，采用一问一答的方式，数据帧格式包括：起始标志，帧头、内容、校验码和结束标志；

当正常数据查询时，前端机向采集端发送数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端向前端机回复数据帧；

当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送参数配置帧，并保存到采集端；前端机向后端机返回帧；

当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送告警参数配置帧，采集端向前端机返回帧；

当前端机设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送帧，采集端向前端机帧；

当设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送全部参数配置帧，采集端向前端机返回帧；

如果前端机内部FLASH没有配置信息，一直等待配置命令；前端机得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；如果前端机内部FLASH有配置信息，则每次启动后的预设时间内等待重新配置命令，超过预设时间之后，按照内部的配置信息工作。

2、如权利要求1所述的通用监控系统的前端机控制系统，其特征在于：当设置前端机告警电话号码参数配置时，后端机向前端机发送参数配置帧，保存到前端机，帧内容为告警电话号码，前端机向后端机返回帧；

当后端机向前端机设置采集端输入开关状态量，后端机向前端机发送帧，前端机返回后端机帧。

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